湿法磷酸净化装置水平衡控制和综合利用

Control and Integrated Utilization of Water Balance of Purified Wet Phosphoric Acid Unit

李绪 Xu LI , 宫小康 Xiaokang GONG , 龚世伟 Shiwei GONG , 吴科然 Keran WU

1 宜都兴发化工有限公司湖北宜都 443300 Yidu Xingfa Chemical Co., Ltd., Yidu 443300, China 2 湖北兴发化工集团股份有限公司湖北宜昌 443007 Hubei Xingfa Chemicals Group Co., Ltd., Yichang 443007, China

摘要：

简要介绍了湿法磷酸净化装置水平衡情况。通过新建两类自循环系统、发展2条梯级利用路线和增设1套屋面雨水隔离围堰，有效减少了工艺水和脱盐水的消耗量，降低了废水排放量，实现了系统内水平衡和废水的综合利用，年节约生产成本约780万元。

关键词：

水平衡; 含磷废水; 综合利用; 湿法净化磷酸;

Abstract：

A brief introduction is given of the water balance condition of purified wet phosphoric acid unit. By constructing two new types of self circulation system, developing two cascade utilization routes and building a set of roof isolation cofferdam of rainwater, the consumption of process water and desalted water is effectively decreased, and the wastewater discharge amount is reduced. The water balance within the system is achieved and production cost is reduced by about 7.8 million yuan annually.

Keyword：

water balance; phosphorus wastewater; comprehensive utilization; purified wet phosphoric acid;

宜都兴发化工有限公司湿法磷酸净化装置设计生产能力为100 kt/a(以P₂O₅计)，实际运行消耗工艺水73.4 m³/h、脱盐水45.2 m³/h，废水排放量68.8 m³/h。由于湿法磷酸净化装置是在“836”项目一期工程的基础上增设的，打破了园区已有的水平衡，对整个园区生产的平稳运行产生了较大的影响。因此，控制好湿法磷酸净化装置的水平衡^[1]，综合利用生产水并降低废水排放量至关重要。

1 改造前湿法磷酸净化装置水平衡情况

湿法磷酸净化装置水平衡涉及工艺水、脱盐水、生活水、物料带入的水、雨水等，共同组成了整个湿法磷酸净化装置的水平衡。系统运行过程中需补充工艺水73.4 m³/h，其中32.0 m³/h作为机封水，20.0 m³/h作为循环水补水；需补充的脱盐水为45.2 m³/h，其中20.6 m³/h作为机封水，24.6 m³/h作为生产用水；生活污水1.0 m³/h，系统产生的外排废水总量在68.8 m³/h。湿法磷酸净化装置实际运行水平衡如图 1所示。

图 1

技改前湿法磷酸净化装置实际运行水平衡

从图 1可以看出，废水外排量大的原因主要体现在以下3个方面：①机封水综合利用效率低，仅作为清洁循环水补水，然后作为废水被排放，造成较大的浪费；②没有充分利用二次水，清洁循环水、喷淋水和酸性水利用效率低，部分直接排放，造成较大的浪费；③未实行清污分流，酸性水和清洁水全部混合在一起作为废水，造成废水量较大。

随着生产负荷的不断提高，装置生产逐渐规范化，整个园区废水处理的压力越来越大。为了实现整个园区的水平衡，要求湿法磷酸净化装置单套开车的废水排放量小于15.0 m³/h。为减少废水排放量，在原有水平衡的基础上，通过科学、合理的调整，并对水系统进行改造，有效提高了水再循环利用率，减少了清水补充量和外排废水量。

2 水综合利用

为了有效控制废水排放量，重点减少系统补水量，实行二次水的梯级综合利用，进而实现节约用水、减少废水排放量的目标。

2.1 建立自循环系统

2.1.1 机封水自循环

装置区所有的机泵使用工艺水和脱盐水作为机封水的降温水，每小时消耗工艺水和脱盐水的量非常大，机封水回水基本上作为清洁循环水补水使用或者直接排放，造成较大的浪费。技改前机封水消耗如图 2所示。

图 2

技改前机封水消耗

为此，对机封水进行改造，使机封水回水实现自循环，定期置换后再作为清洁循环水的补水。改造以后，机封水的消耗量由52.6 m³/h下降至11.2 m³/h，节水比例达到约78.7%，极大地减少了脱盐水和工艺水的消耗。技改后机封水消耗如图 3所示。

图 3

技改后机封水消耗

2.1.2 喷淋水自循环

该装置辅料罐区使用工艺水作为喷淋水，用水量为1.3 m³/h，这部分喷淋水基本都是直接排放至雨水井，造成很大的浪费。后改用清洁循环水作为喷淋水，虽然实现了节约工艺水的目的，但清洁循环水含磷量高，达不到排放要求。因此，对辅料罐区喷淋水进行自循环改造，使用工艺水作为清洁循环水进行喷淋降温，考虑蒸发水量，每小时只需补水0.5 m³。

2.2 二次水的梯级综合利用

2.2.1 酸性冷凝液梯级综合利用

在整个水平衡中，酸性水占有相当大的比重，主要是预处理和后处理酸性冷凝液，每小时产生22.6 m³，如果直接排放至废水系统，使废水量大幅增加。技改前酸性冷凝液水平衡如图 4所示。

图 4

技改前酸性冷凝液水平衡

经综合分析，酸性水可作为净化反萃、配酸使用，还可以作为预处理真空泵补水。通过技改，酸性冷凝液最终作为净化工序配酸、反萃和预处理真空泵补水用水。酸性水作为真空泵补水使用，置换后排至酸性循环水池，作为酸性循环水补水；酸性循环水作为过滤冲洗水和滤布冲洗水，最终作为废水排放。由于实现了酸性水的梯级综合利用，提高了水利用率，减少了废水排放量，可节约工艺水20.0 m³/h。酸性冷凝液梯级综合利用水平衡如图 5所示。

图 5

酸性冷凝液梯级综合利用水平衡

2.2.2 清洁循环水的梯级综合利用

在实际运行过程中，清洁循环水补水量在72.6 m³/h，其中约31.0 m³/h的清洁循环水必须通过直排管道排放，造成了很大的浪费。为此，将清洁循环水直接作为酸性循环水补水，增加1条清洁循环水―真空泵―酸洗循环水梯级综合利用路线，实现清洁循环水的梯级综合利用。技改前后清洁循环水和酸性循环水水平衡如图 6所示。

图 6

技改前后清洁循环水和酸性循环水水平衡

2.3 清污分流^[2-3]

在现场楼面砌筑雨水围堰，雨水可选择性进入污水管网和雨水管网，实现了装置区内雨水的清污分流。酸性水切换至装置区内走萃余酸或者废水，正常雨水排放至装置区外走雨水管线，减少装置区因雨水带来大量的废水。

3 效益分析

通过工艺调整、水系统改造升级，工艺水消耗量由73.4 m³/h减少至26.0 m³/h，脱盐水消耗量由45.2 m³/h减少至18.4 m³/h，废水排放量由68.8 m³/h降至30.0 m³/h以下。技改后湿法磷酸净化装置实际运行水平衡如图 7所示。

图 7

技改后湿法磷酸净化装置实际运行水平衡

通过新建两类自循环系统、发展2条梯级利用路线和增设1套屋面雨水隔离围堰，有效减少了湿法磷酸净化装置工艺水和脱盐水的消耗量，实现了系统内水平衡和废水的综合利用。改造后，年(按300 d计)节省脱盐水193 000 m³、工艺水340 000 m³，年降低生产成本约360万元；年减少废水排放量280 000 m³，年降低污水处理成本约420万元。

ckwx 参考文献

张涛, 姚石林, 文慧.湿法磷酸水平衡控制与综合利用[J].磷肥与复肥, 2010(1): 26-27.

罗成文, 魏丽招.湿法磷酸装置综合罐区雨水收集外排措施[J].磷肥与复肥, 2015(2): 32-33.

孙凤江, 李艳霞, 孙永青, 等.浅谈焦化厂用水的综合平衡与废水零排放[C]//河北冶金学会炼铁技术暨学术年会论文集.2007: 300-305.